Глава 28-б. радиоактивность

Контрольные вопросы

1. Что такое радиоактивность? Запишите закон радиоактивного распада.

2. Какие радиоактивные семейства Вы знаете? Назовите их конечные продукты распада.

3. Назовите основные типы радиоактивного распада и запишите их реакции.

4. Запишите реакции превращения нуклонов.

5. Запишите реакции, которые привели к открытию протона и нейтрона.

6. Как были получены первые трансурановые элементы?

7. Какими двумя способами можно высвободить ядерную энергию?

8. Где используются неуправляемые ядерные реакции деления? Поясните принцип устройства урановой бомбы.

9. Какие два типа реакторов используются в атомной энергетике? Поясните принципы их работы.

10. Какие реакции называются термоядерными? Поясните принцип устройства водородной бомбы. Что Вы знаете о результатах работы над управляемыми термоядерными реакциями?

11. Назовите классы элементарных частиц и нескольких представителей каждого класса.

12. Какие типы фундаментальных взаимодействий Вы знаете? Назовите их главные характеристики (константу взаимодействия, время и радиус взаимодействия, переносчиков взаимодействия).

13. Какие типы кварков (по аромату) на сегодня известны? Какие заряды они несут? В каких состояниях кварки могут находиться?

14. В каком состоянии на сегодня находится работа по созданию единой теории фундаментальных взаимодействий?

Основные формулы

Число ядер, распадающихся за время от t до t + dt,

dN = - lNdt ,

где N - число нераспавшихся ядер к моменту времени t, l - постоянная распада.

Закон радиоактивного распада

,

где N - число нераспавшихся ядер к моменту времени t, N_o - начальное число нераспавшихся ядер (в момент времени t = 0).

Число ядер, распавшихся за время t ,

.

Активность радиоактивного препарата

,

где a =lN_o - начальная активность препарата (N_o = m_oN_A /m , где m_o - начальная масса, m - молярная масса изотопа, N_A - число Авогадро).

Удельная активность .

ЗАДАЧИ

512. Сколько атомов полония распадается за 1 сутки из 10⁶ атомов?

[5025]

513. Найти активность 1 г радия.

[3,7×10¹⁰ Бк]

514. Найти массу радона, активность которого 3,7×10¹⁰ Бк.

[6,5×10^-9 кг]

515. Найти постоянную распада радона, если известно, что число атомов радона уменьшается за 1 сутки на 18,2 %.

[2,1×10^-6 с^-1]

516. Найти удельную активность: а) урана ; б) радона .

[а) 7,9×10⁷ Бк/кг; б) 5,7×10¹⁸ Бк/кг]

517. Активность некоторого радиоактивного изотопа в начальный момент времени составляла 100 Бк. Определить активность этого изотопа по истечении промежутка времени, равного половине периода полураспада.

[70 Бк]

518. Принимая, что все атомы изотопа иода массой 1 мкг радиоактивны, определить: 1) начальную активность а₀ этого изотопа; 2) его активность через 3 сут.

[1) 4,61 ТБк; 2) 3,55 ТБк]

519. Определить период полураспада некоторого радиоактивного изотопа, если его активность за 5 суток уменьшилась в 2,2 раза.

[4,4 суток]

Вопросы для экзамена (зачета) по физике (часть 3)

1. Основные законы геометрической оптики.

2. Интерференция света.

3. Дифракция света.

4. Поляризация света.

5. Рассеяние и поглощение света.

6. Тепловое излучение и его характеристики. Законы Кирхгофа и Стефана-Больцмана.

7. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела (экспериментальная кривая). Законы Вина. Формула Рэлея-Джинса и ее недостатки.

8. Ультрафиолетовая катастрофа. Квантовая гипотеза и формула Планка.

9. Внешний фотоэффект и его законы.

10. Фотоны. Энергия, импульс и масса фотона. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

11. Давление света. Опыты Лебедева. Квантовое и волновое объяснение давления света.

12. Корпускулярно-волновой дуализм света и вещества. Формула де Бройля.

13. Ядерная модель атома Резерфорда и ее трудности.

14. Постулаты Бора. Теория атома водорода по Бору, ее успехи и трудности.

15. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Границы применимости классической механики.

16. Момент импульса электрона в атоме и его квантование по величине и направлению.

17. Спин и магнитный момент электрона и их квантование.

18. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям.

19. Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение.

20. Состав ядра. Характеристики ядра. Изотопы.

21. Ядерные силы. Их свойства и природа.

22. Дефект массы и энергия связи ядра.

23. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

24. Виды радиоактивного распада и их реакции. Превращение нуклонов.

25. Два способа высвобождения ядерной энергии и их краткая характеристика.

26. Общие сведения об элементарных частицах. Классификация элементарных частиц.

27. Фундаментальные взаимодействия и их краткая характеристика. Переносчики фундаментальных взаимодействий.

28. Фундаментальные частицы. Их краткая характеристика.

29. Металлы, полупроводники и диэлектрики по представлениям зонной теории.

30. Электропроводность металлов и полупроводников по зонной теории.

Приложение

Таблица 1. Фундаментальные физические константы

Гравитационная постоянная	G = 6,6720×10 -11 Н×м2/кг2
Скорость света в вакууме	c = 2,99792458×108 м/с
Магнитная постоянная	mo = 12,5663706144×10-7 Гн/м
Электрическая постоянная	eo = 8,85418782×10-12 Ф/м
Постоянная Планка	h = 6,626176×10-34 Дж×с
Масса покоя электрона	me = 9,109534×10-31 кг
Масса покоя протона	mp = 1,6726485×10-27 кг
Масса покоя нейтрона	mn = 1,6749543×10-27 кг
Элементарный заряд	e = 1,6021892×10-19 Кл
Атомная единица массы	1 a.e.м. = 1,6605655×10-27 кг
Постоянная Авогадро	NA = 6,022045×1023 моль-1
Постоянная Фарадея	F = 96,48456×103 Кл/моль
Молярная газовая постоянная	R = 8,31441 Дж/(моль× К)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях	Vo = 22,41383×10-3 м3/моль
Постоянная Больцмана	k = 1,380662×10-23 Дж/К

Таблица 2. Астрономические постоянные

Радиус Земли	6,378164×106 м
Средняя плотность Земли	5,518×103 кг/м3
Масса Земли	5,976×1024 кг
Радиус Солнца	6,9599×108 м
Масса Солнца	1,989×1030 кг
Радиус Луны	1,737×106 м
Масса Луны	7,35×1022 кг
Среднее расстояние до Луны	3,844×108 м
Среднее расстояние до Солнца	1,49598×1011 м
Период обращения Луны вокруг Земли	27 сут 7 ч 43 мин
Средняя плотность Солнца	1,41×103 кг/м3

Таблица 3. Эффективные диаметры атомов и молекул (нм)

Гелий	0,20	Кислород	0,30
Водород	0,23	Азот	0,30

Таблица 4. Свойства некоторых жидкостей

Вещество	Плотность, 103 кг/м3	Удельная теплоемкость, Дж/(кг×К)	Поверхностное натяжение, Н/м
Бензол	0,88		0,03
Вода	1,00		0,073
Глицерин	1,20		0,064
Касторовое масло	0,90		0,035
Керосин	0,80		0,03
Ртуть	13,60		0,5
Спирт	0,79		0,02

Таблица 5. Свойства некоторых твердых тел

Вещество	Плотность, 103 х кг/м3	Температура плавления, Со	Удельная теплоемкость, Дж/(кг×К)	Удельная теплота плавления, кДж/кг	Температурный коэффициент линейного расширения, 10-5 К-1
Алюминий	2,6				2,3
Железо	7,9				1,2
Латунь	8,4			-	1,9
Лед	0,9				-
Медь	8,6				1,6
Олово	7,2			58,6	2,7
Платина	21,4				0,89
Пробка	0,2	-		-	-
Свинец	11,3			22,6	2,9
Серебро	10,5				1,9
Сталь	7,7			-	1,06
Цинк	7,0				2,9

Таблица 6. Критические значения T_к и Р_к

Вещество	Tк , К	Рк , Па
Азот		3,4
Аргон		4,87
Вещество	Tк , К	Рк , Па
Водород		1,3
Водяной пар		22,0
Гелий	5,2	0,23
Кислород		5,07
Углекислый газ		7,38

Таблица 7. Диэлектрическая проницаемость диэлектриков

Воск	7,8	Слюда
Вода		Стекло
Керосин		Фарфор
Масло		Эбонит	2,6
Парафин		Парафин. бумага

Таблица 8. Удельное сопротивление проводников (при 0 ⁰С), мкОм×м

Алюминий	0,025	Нихром
Графит	0,039	Олово	0,115
Железо	0,087	Ртуть	0,94
Медь	0,017	Свинец	0,22
Молибден	0,057	Серебро	0,016
Никель	0,100	Сталь	0,10

Таблица 9. Работа выхода электронов из металла, эВ

Платина	5,3	Натрий	2,3
Серебро	4,74	Калий	2,0
Литий	2,4	Цезий	1,9

Таблица 10. Показатели преломления

Алмаз	2,42	Лед	1,31	Скипидар	1,48
Вода	1,33	Сероуглерод	1,63	Стекло	1,5-1,9

Таблица11.Массы некоторых изотопов, в а.е.м.

Изотоп	Масса	Изотоп	Масса
	1,00783		13,00574
	2,01410		14,00307
	3,01605		16,99913
	3,01603		22,99413
	4,00260		23,98504
	6,01512		26,98154
	7,01600		29,97377
	7,01693		39,96257
	8,00531		55,93984
	9,01218		62,92960
	10,01294		199,96832
	12,0		235,04393
	13,00335		238,05353

Таблица 12. Периоды полураспада некоторых радиоактивных элементов

	5568 лет		3,82 сут
	164 сут		1590 лет
	28 лет		7,1.108 лет
	138 сут		4,5.109 лет